Reference Tracking of Quadrotor Using Modified Nonlinear Model Predictive Control Based on Nonlinear Disturbance Observer

In diesem Kapitel wird das wachsende Interesse an unbemannten Luftfahrzeugen (UAVs) und ihren Anwendungen in verschiedenen Sektoren diskutiert. Es führt den Einsatz einer Quadrotor-Drohne mit vier Propellern für autonomen Flug ein und betont die Notwendigkeit eines zuverlässigen Controllers, um Beschränkungen zu bewältigen und eine gute Leistung zu erzielen. Die traditionelle lineare Modellvorhersagekontrolle (LMPC) erweist sich für hochgradig nichtlineare Systeme als ineffektiv, was zum Vorschlag der nichtlinearen Modellvorhersagekontrolle (NMPC) führt. Das Kapitel vertieft sich dann in das Design eines modifizierten NMPC, das auf einem nichtlinearen Störungsbeobachter (NDO) basiert, um die Robustheit gegen Störungen zu erhöhen. Das NDO schätzt unbekannte Störungen, die dann über den schrumpfenden Horizont in den NMPC einfließen. Das Kapitel präsentiert numerische Simulationen, die die Wirksamkeit der vorgeschlagenen Methode bei der Verfolgung gewünschter Flugbahnen und der Handhabung sowohl konstanter als auch schrittweiser Störungen demonstrieren. Die Ergebnisse zeigen minimale Positionsfehler und zufriedenstellende Eingangsbeschränkungen, was das Potenzial des NDO-NMPC-Schemas für praktische Anwendungen in der UAV-Kontrolle unterstreicht.